(57)【要約】【課題】シュラウド付回転翼や電磁的周速利用風力発電装置の回転ダクトで発生する応力や荷重をシュラウドに伝達する荷重伝達ベアリングを従来からのスラストベアリングやラジアルベアリングやクロスローラーリングで製作すると、シュラウド付回転翼や電磁的周速利用風力発電装置は、大変重くかつ非常に高価となった。【解決手段】１コ以上３コ以内のメインボールやメインローラーと、メインボールやメインローラーの投影面積の概ね９倍の投影面積を有する鋼板を折り曲げて作った保持容器との組合せによるフリーアクションベアリングを、シュラウドの内周に３コ以上均等に設置し荷重伝達ベアリングとして組み込むと、重量が大変軽くかつ価格が非常に安いシュラウド付回転翼や電磁的周速利用風力発電装置を作製することができる。【選択図】図２５
2010255769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シュラウド付回転翼やアウターローター型のインホイールモーターや電磁的周速利用風力発電装置に使用され、機体や車体や地形・地物に対して回転する回転ダクトと、機体や車体や地形・地物に対して固定したシュラウドとの接際部に界磁磁石と電機子との組合せによる駆動部を有するシュラウド付回転翼やインホイールモーターや、界磁磁石と電機子との組合せによる発電部を有する電磁的周速利用風力発電装置において、回転ダクト側に発生した応力や荷重をシュラウド側に伝達するためにシュラウドの円周上に設置され、シュラウドの円周に沿った方向に１コ以上３コ以下のメインボールやメインローラーを、回転ダクトの中心部から見て近い方を内側、遠い方を外側とした場合にメインボールやメインローラーに接した内側に１枚のメインボールやメインローラーを保持するための側面（以下、「保持容器側面」という）を有し、メインボールやメインローラーに接した外側にメインボールやメインローラーを保持するための１枚の保持容器側面を有し、回転ダクトの回転軸に直交する直径方向での断面を取ると２枚の保持容器側面と容器の底面部分（以下、「保持容器底面」という）とで略Ｕ字型をした形状となって、メインボールやメインローラーをシュラウドの円周方向に回転可能に保持することができて断面が略Ｕ字型を成す容器（以下、「保持容器」という）と、保持容器中に回転可能に収納保持された１コ以上３コ以下のメインボールやメインローラーとを具備することを特徴とするフリーアクションベアリング。
【請求項２】
断面が略Ｕ字型をした保持容器中に１コ以上３コ以下のメインボールやメインローラーを回転可能に収納保持した請求項１に記載したフリーアクションベアリングを、回転ダクトとシュラウドとの接際部のシュラウドの円周上に、少なくとも３コ以上を均等に設置してフリーアクションベアリングのメインボールやメインローラーを回転ダクトに当接する構造となって、回転ダクトに発生した応力や荷重をシュラウド側に伝達することを特徴とする荷重伝達ベアリング。
【請求項３】
メインとなるボールやローラーを１コ以上３コ以内準備し、投影面積がメインとなるボールやローラーの投影面積の概ね９倍となるような大きさの鋼板を準備し、当該鋼板にメインとなるボールやローラーが当接して回転可能で保持することが可能な深さと面積とを有する孔や溝の凹み（以下、「保持用凹み（孔や溝）」という）を構成するステップと、当該鋼板の端から鋼板の中央部に向けて平行する４本の切り込みをメインとなるボールやローラーの回転方向に対し両側から直交するように右と左に各２本ずつ平行してボールやローラーの設置部分を残して切り込みを入れるステップと、当該切り込み有する鋼板の真ん中の２枚の鋼板部分を立ち上げてメインとなるボールやローラーを両側から挟み込んで回転可能に保持することを直接もしくは保持器を介在するかの少なくともいずれか一つの方法で実現する保持容器側面として当該２枚の保持容器側面と１枚の保持容器底面とで断面が略Ｕ字型の保持容器とするステップと、断面が略Ｕ字型となった保持容器に１コ以上３コ以下のメインとなるボールやローラーを挿入してメインボールやメインローラーにするステップとから成る請求項１に記載したフリーアクションベアリングの製造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シュラウド付回転翼やアウターローター型のインホイールモーターや電磁的周速利用風力発電装置において、機体や車体や地形・地物に対して回転する回転ダクトと、機体や車体や地形・地物に固定されたシュラウドとの接際部にあって、回転ダクト側の回転を支持し、回転ダクト側に生じた荷重や応力をシュラウド側に伝達する荷重伝達ベアリングの構造とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９９４年１月１３日に出願して１９９５年８月８日に公開された特許文献８には、ヘリコプターのテールローターにおいて、羽根の翼端部に界磁磁石と電機子との組合せによる駆動部の仕組みを開示している。また、１９８０年９月５日に出願して１９８２年３月２０日に公開された特許文献９では、水力や風力や蒸気力を受けて回る羽根の翼端部において、界磁磁石と電機子との組合せによる発電部を設けて発電する仕組みが開示されている。
【０００３】
回転する羽根の中心軸を原動機で回す従来型のヘリコプターでは、羽根の直径を大きくすると、揚力は２乗倍で増加する。このとき、必要な原動機のエネルギーパワーは、３乗倍で増加させる必要がある。このことは、羽根の直径を大きくすることは、たちまち原動機の力の限界が出ることになって、羽根の直径が３０ｍを超えることは著しく困難となる。一方、特許文献８の羽根の翼端部での駆動方式が、ヘリコプターのメインローターでも使えたとすると、羽根の直径を大きくすることは、揚力は２乗倍で増加するのは同じであるが、特許文献８のような翼端部での駆動の方は、比例する分の増加で済む。よって、直径が大きいほど効率が良い。また、中央部分に発電機を有するプロペラ型風力発電装置においては、直径の増加は、羽根の回転トルクを２乗倍で増加する。その代わり、羽根の強度は３乗倍で強化する必要があって、羽根の強化分は概ね重量増加となる。よって、羽根の中心部に発電機や増速機を設置したナセルを一本の支柱で支える方式のプロペラ型風力発電装置では、１００ｍを超えるような直径のものの建設は、羽根やナセルの重量が重くなり過ぎてナセルを支える支柱の強度計算からも作製が困難であった。これに対し、翼端部で発電するタイプでは羽根の取り付けを必ずしも回転する中央の回転軸に接続しなくても良い。例えば、特許文献３の電磁的周速利用風力発電装置に記載されたように、回転する回転ダクトに羽根の翼端を接続して、回転軸には接続しない場合もある。すると、羽根の直径の増加は２乗倍でトルクの増加になるが、プロペラ型風力発電装置では羽根の強度を３乗倍で強化する必要から重量増加も３乗倍となったのに対して、羽根の翼端で発電する場合の重量増加は羽根の枚数増加分としてのほぼ比例で済むので、大きな直径ほど有利である。しかしながら、羽根の翼端部に駆動部や発電部を設ける場合に直径を大きくすることは、応力を受けて翼端部が大きく動いて界磁磁石と電機子の衝突を起こし易い。そのため界磁磁石と電機子との間隙を安全上から十分に大きく取ったりすると、駆動力も発電量も激減する。よって、特許文献８と特許文献９のように羽根の翼端部での駆動や発電は、一見非常に効率が良いように見えるが、界磁磁石と電磁石との間隙を常に適切に保持できる方法が開示されていない場合には、実現は著しく困難である。
【０００４】
界磁磁石と電機子との間隙を適切に保持する方法が開示されていない特許文献８や特許文献９に対し、特許文献４や特許文献３には、界磁磁石と電機子との間隙を一定に保持する仕組みが開示されている。回転する羽根の翼端を連接して羽根と共に回転する回転ダクトと、回転する回転ダクトを覆って機体や車体や地形・地物に固定したシュラウドとの接際部に駆動部や発電部を構成した特許文献４や特許文献３においては、界磁磁石と電機子との間に、界磁磁石と電機子との間隙を常に一定に保持できる間隙保持用ベアリングを介在させた。界磁磁石と電機子との間にある間隙保持用ベアリングは、羽根の翼端部にかかる応力に抗して、界磁磁石と電機子との間隙を常に一定に保持できるようになったので、どのような大きな直径の羽根の翼端部にも駆動部や発電部を構成することを可能にした。
【０００５】
しかしながら、特許文献４や特許文献３で開示された間隙保持用ベアリングは、電機子と同程度の重量とかなりの厚みを有し、電機子及びその周辺装置を長大のものにした。このため、未公開の特許文献１は、翼端部に応力が働かない場合には、界磁磁石の対向面と電機子の対向面との間は、接触することのない遊びの間隙を有し、応力が加わって遊びが零となったときのみ界磁磁石と電機子との間の間隙を一定に保持する滑走部を、界磁磁石と電機子との間に介在させた。これによって、羽根の翼端部に構成する駆動部や発電部は、軽量化と小型化が可能となると共に、作製に用いる材料が比較的安価なものを利用できたので、巨大な直径を有する羽根の翼端部に駆動部や発電部を構成することを、これまで以上に容易にした。
【０００６】
巨大な直径の羽根の翼端部に駆動部や発電部を構成することが、技術的にも価格的にも容易になっても、従来からの溶接や鍛造や鋳造の技術では、直径の大きな羽根の翼端部を連接する巨大な回転ダクトや巨大なシュラウドを堅牢に作製することができなかった。特許文献２は、巨大な巻車に０．０１ｍｍから５ｍｍまでの厚みを有する金属やセラミックやサーメットや繊維や合成樹脂の薄板帯や、０．１ｍｍから５０ｍｍまでの厚みを有するゴムやシリコンの薄板帯を、重複を含めて任意に選択して少なくとも２周以上の周回を行うことによって薄板帯の積層にした回転ダクトやシュラウドを作成することによって、巨大な回転ダクトや巨大なシュラウドを堅牢に作製する方法を開示した。
【０００７】
特許文献７は、１コのメインボールと複数の小ボールから成るフリーアクションベアリング（当接対象物に対して、動作方向が自由であるベアリングのこと。日本国の商標では、「ボールベアー」や「フリーベア」が該当。日本の特許文献には「フリーベアリング」の表記も見られるが、こちらの表現は欧米人に「オイルフリーベアリング」とか「アルカライフリーベアリング」や「アシッドフリーベアリング」等のように「フリー＝耐性」と取られる場合があるので避けた。）の一例である。メインボールの一部が露出して対象物に当接し、転動する小ボールで荷重を受けてメインボールの回転を助けるが、防塵の必要性もあって、メインボールや小ボールの周囲は、密着性の高いカバーで覆われている。このため、カバーは、メインボールの周囲を、対象物との当接部分を残して全周覆っていて重量が嵩み、加工のための工程数が増し、高い技術を要するので、工賃の基準も高くなる。
【０００８】
特許文献６は、メインボールの保持には小ボール等を用いず、周囲を覆う容器でメインボールを摺動可能に保持して１８０°異なる対称方向の２カ所にメインボールの突出部を有するフリーアクションベアリングの例が開示されている。また、当該フリーアクションベアリングは、チェーンリンクを有するコンベアに着脱可能で装着でき、複数のフリーアクションベアリングの集合体によって、他に使用目的を有する別の物件を構成して機能する方法が開示されている。
【０００９】
特許文献５は、通常はメインボールを支えるために転動する小ボールを有する従来多く見られるフリーアクションベアリングにおいて、荷重をメインボールの滑り接触のみで支えるフリーアクションベアリングである。また、当該フリーアクションベアリングをパソコン等の底面に両面テープで貼り付けて機能させることも例示されている。当該フリーアクションベアリングは、小ボールの重量や小ボールを保持する保持器の重量や製作費用がかからず、その分は軽量かつ安価となるが、メインボールの周囲を覆うハウジングやハウジングを保持するトッププレートやメインボールが接触するコンタクトプレートなど、部品点数と加工所用が多く、安価に製作するには制限が多い。
【００１０】
【特許文献１】特許第４２６４９６１号
【特許文献２】特許第４０５３５８４号公報
【特許文献３】特許第４０１５１７５号公報
【特許文献４】特許第３９４６７５５号公報
【特許文献５】特開２００７−３２０７４３公報
【特許文献６】特開２００５−３１４０６０公報
【特許文献７】特開平１０−０８７０５１公報
【特許文献８】特開平０７−２０５８９７公報
【特許文献９】特開昭５７−０４９０７７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献４や特許文献３や特許文献１によって、どのような巨大な直径の羽根の翼端部においても、駆動部や発電部を構成する界磁磁石と電機子との間隙が一定に保持できる仕組みが開示された。また、特許文献２の薄板帯によって、大きな直径の回転ダクトやシュラウドを堅牢に作ることができるようになった。これらの開示によって、巨大なシュラウド付回転翼や巨大な電磁的周速利用風力発電装置の作製は可能である。また、電動機の駆動部や発電機の発電部を構成する電機子は、特許文献１によって開示された電機子セルリング・プッシュプルを使用すると、特許文献４や特許文献３に記載された電車車輪型の電磁石に比較して、重量で１／１２以下、体積で１／４以下にすることが可能で、しかも、安価に作製できる。しかしながら、シュラウドと回転ダクトとの接際部にあって、回転ダクトにかかる応力や荷重をシュラウド側に伝達する荷重伝達ベアリングは、通常入手可能な従来品であるスラストベアリングやラジアルベアリングやクロスローラーリングであった場合は、内径１，２５０ｍｍ、外径１，５００ｍｍのときに、標準的なタイプの物を選択しても、重量が１枚で約４００ｋｇを超える。シュラウド付回転翼や電磁的周速利用風力発電装置には、２枚必要であるので、荷重伝達ベアリングを標準的なスラストベアリングやラジアルベアリングやクロスローラーリングで作製すると、荷重伝達ベアリングの重量のみで８００ｋｇ以上となる。これでは、シュラウドや回転ダクト及び電機子の軽量化が達成できても、総重量において大変重いものとなる。また、価格は、注文生産であることもあって実勢価格が１枚約１５０万円なので、２枚で約３００万円する。製品の価格が高額となるシュラウド付回転翼の場合では、荷重伝達ベアリングの価格の製品全体に占める割合は、さほど大きくなく、重量ほどの大きな問題にはならない。しかしながら、プロペラ型風力発電装置と競争する電磁的周速利用風力発電装置の場合においては、プロペラ型風力発電装置では直径が１．５ｍの場合に、安価なプロペラ型風力発電装置では３０万円程度から、高価なプロペラ型風力発電装置でも１００万円未満での製品価格であることから、対抗するためには、電磁的周速利用風力発電装置の高い性能を考慮しても、価格設定は１５０万円程度が限度である。けれども、１枚約１５０万円の荷重伝達ベアリングを２組使用した場合の電磁的周速利用風力発電装置の価格は、原価においてすでに３００万円を超えることになって、プロペラ型風力発電装置に対抗できる価格帯を設定できない。よって、シュラウド付回転翼用と電磁的周速利用風力発電装置とに使用される荷重伝達ベアリングは、重量においても価格においても、少なくとも従来品の１／１０程度以下にできることが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明では、荷重伝達ベアリングの作製において、最小限の材料では、メインボールやメインローラー１コと、投影面積がメインボールやメインローラーの投影面積の概ね９倍のアルミニウム合金鋼や高炭素鋼等の方形の鋼版が１枚とから、フリーアクションベアリングを作製する。このようにして作製したフリーアリングをシュラウド側の円周上に少なくとも３コ以上を均等に設置することによって、荷重伝達ベアリングを構成する。こうすると、荷重伝達ベアリングは、メインボールやメインローラーの無い部分は、保持容器の側面等の部材のない空間となるので、大変軽量な荷重伝達ベアリングを構成できる。このとき、使用するメインボールやメインローラーの材質と直径、及び鋼板の材質と厚さによって異なるが、直径約１１ｍｍの窒化ケイ素のセラミックボールを１コ使用した場合は、重量では１コ５０〜２００ｇ程度、価格ではメインボール、鋼板、加工賃を加算しても１コ１，５００〜２，０００円程度でのフリーアクションベアリングの作製が可能である。よって、１枚の荷重伝達ベアリングとして３コのフリーアクションベアリングを使用した場合には、重量にして約０．６ｋｇであって従来の約１／６６７、価格にして約６，０００円であって従来の約１／２５０である。シュラウドの外径が約１．５ｍの内周に、６４コのフリーアクションベアリングを設置して荷重伝達ベアリングとした場合には、重量にして約１２．８ｋｇであって約１／３１、価格にして約１２，８００円であって約１／１２である。したがって、重量、価格共に１／１０を下回ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の荷重伝達ベアリングをシュラウド付回転翼に適用すると、シュラウド付回転翼の総重量に対する荷重伝達ベアリングの割合を大幅に低減できるので、シュラウド付回転翼で発生する揚力を自重で消費するのではなくて揚重力として活用できる割合が多くなる。また、本発明の荷重伝達ベアリングを電磁的周速利用風力発電装置に使用すると、電磁的周速利用風力発電装置の製品価格を大幅に低減できるので、プロペラ型風力発電装置との価格競争においても、高い発電性能と相まって有利に展開することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明において作製されたフリーアクションベアリング（１００）は、界磁磁石（３２４）が配設され羽根の翼端部を連接して機体や地形地物に対して回転する回転ダクト（３２０）と、電機子セル（３１２）が配設され機体や地形地物に固定するシュラウド（３１０）との接際部に設置される。このため、メインボール（１１１）やメインローラー（１１２）及び保持容器（１５０）から成るフリーアクションベアリング（１００）は、構成するメインボール（１１１）やメインローラー（１１２）や保持容器（１５０）の全てが磁性体である場合には、磁化抵抗を生じるので転がり抵抗や滑り抵抗が増し好ましくない。よって、メインボール（１１１）やメインローラー（１１２）または保持容器（１５０）の少なくともいずれか一方が非磁性体であることが望ましい。
【００１５】
本発明におけるフリーアクションベアリング（１００）は、最小限の構成では、メインボール（１１１）かメインローラー（１１２）のいずれか１コと、メインボール（１１１）やメインローラー（１１２）を回転可能に支持する保持容器（１５０）となるための鋼板（１４０）１枚とから成る。そして、フリーアクションベアリング（１００）が受ける加重の大きさに応じて、メインボール（１１１）やメインローラー（１１２）を合計３コまで個数を増加したり、メインボール（１１１）やメインローラー（１１２）と保持容器（１５０）との間に保持器（１３０）を介在させて構成する。
【００１６】
図６、図１０、図１４、図１６、図２０、図２２、図２３、図２４は、フリーアクションベアリング（１００）の完成品の一例で、いずれもメインボール（１１１）やメインローラー（１１２）の回転軸の方向から２枚の保持容器側面（１５１）で両側から挟まれるように保持され、保持容器（１５０）に収まっている。保持容器（１５０）の断面は、２枚の保持容器側面（１５１）と１枚の保持容器底面（１５２）とで、略Ｕ字型を成していて、メインボール（１１１）やメインローラー（１１２）の回転する両方向は解放されている。
【００１７】
図１〜図６で、メインボール（１１１）１コの場合のフリーアクションベアリング（１００）の構成要領を詳述する。まず、メインボール（１１１）と、メインボール（１１１）の投影面積の概ね９倍の投影面積を有する鋼板（１４０）を準備する。鋼板（１４０）の材質は、メインボール（１１１）の材質が、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）等のセラミックであった場合は、磁性体である高炭素鋼であっても、非磁性体であるアルミニウム合金鋼であっても良い。本発明では、軽量化も図りたいので、主としてアルミニウム合金鋼を使用する。また、鋼板（１４０）が、非磁性体のアルミニウム合金鋼である場合には、メインボール（１１１）やメインローラー（１１２）は、磁性体の高炭素鋼であっても良いが、セラミックの方が軽量なので主としてメインボール（１１１）やメインローラー（１１２）には、セラミックである窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）を使用する。
【００１８】
用意した鋼板（１４０）は、図２（Ｂ）のように保持用凹み（孔や溝）（１４１）と、鋼板（１４０）の縁から中央部に向けて平行する４本の切り込み（１４２）と、ねじ穴（１６１）とを加工する。
【００１９】
４本の切り込み（１４２）が入った鋼板（１４０）は、図３（Ｂ）のように保持容器側面（１５１）を、図４（Ｂ）の一部断面図に示すように、保持容器底面（１５２）に対してほぼ９０°となるように立ち上げて、保持容器（１５０）の断面が略Ｕ字型となるように加工する。この際、保持容器側面（１５１）は、メインボール（１１１）を両側から押さえる役割があるので、予圧を与えておいた方が有利な場合には、保持容器側面（１５１）の立ち上げ角度は、９０°よりも大きくして、メインボール（１１１）を入れ込む部分に多少倒れ込むような略Ｕ字型の成型となる。このように予圧を与えた場合の利点は、メインボール（１１１）脱落防止であるが、反面、メインボール（１１１）の回転時の摺動抵抗が大となる欠点がある。
【００２０】
図３のように成型した保持容器（１５０）の保持容器側面（１５１）は、多少の弾性があるから適切な力で外側に広げて、その間にメインボール（１１１）を挿入し、外側に広げていた力を解除すると、メインボール（１１１）を保持容器側面（１５１）が両側から回転自在で保持できるので、図４のようなフリーアクションベアリング（１００）が完成する。
【００２１】
図５、図６は、メインボール（１１１）と保持容器（１５０）との間に、保持器（１３０）を介在させたフリーアクションベアリング（１００）であって、作製の手順は、図１〜図４と同様である。
【００２２】
図７〜図１０は、メインボール（１１１）の代わりに、メインローラー（１１２）を用いた場合のフリーアクションベアリング（１００）であって、作製手順は、図１〜図４とほぼ同様である。
【００２３】
メインボール（１１１）やメインローラー（１１２）は、最大で３コまで回転方向へ並べて作製することができる。図１１〜図１６は、メインボール（１１１）を３コ、回転方向に並べて作製した一例であって、図１７〜図２２は、メインボール（１１１）を２コ、メインローラー（１１２）を１コの計３個を、メインローラー（１１２）を真ん中として回転方向に３個並べて作製したフリーアクションベアリング（１００）の一例である。
【００２４】
このように最小構成では、メインボール（１１１）やメインローラー（１１２）と、鋼板（１４０）に保持用凹み（孔や溝）（１４１）加工と、切り込み（１４２）加工と、曲げ加工とだけでフリーアクションベアリング（１００）を構成する本発明は、ベアリング製造においてこれ以上の簡素化は困難なレベルまで達している。よって、保持器（１３０）を介在する工程を加えたとしても、従来からのベアリング製造工程に比べ、これまで以上に工数（工賃）の低減に寄与することができる。
【００２５】
図２３は、シュラウド（３１０）の上部（風上側）または下部（風下側）いずれかの片側の円周上にメインボール（１１１）１コから成るフリーアクションベアリング（１００）を６４個並べて、１組の荷重伝達ベアリング（２００）とした一例である。フリーアクションベアリング（１００）をシュラウド（３１０）に設置する要領は、通常、シュラウド（３１０）の円周上にネジ（１６２）を用いて直接取り付ける。ただし、荷重伝達ベアリング（２００）と回転ダクト（３２０）との接触度を調整するための薄い円環状の円環台座（１７０）をシュラウド（３１０）の円周に設置してから、その上にフリーアクションベアリング（１００）を配置して荷重伝達ベアリング（２００）としても良い。
【００２６】
図２４は、シュラウド（３１０）の上部（風上側）または下部（風下側）いずれかの片側の円周上にメインボール（１１１）２コとメインローラー（１１２）１コから成るフリーアクションベアリング（１００）を３個並べて、１組の荷重伝達ベアリング（２００）とした一例である。フリーアクションベアリング（１００）をシュラウド（３１０）に設置する要領は、通常、シュラウド（３１０）の円周上にネジ（１６２）を用いて直接取り付ける。ただし、荷重伝達ベアリング（２００）と回転ダクト（３２０）との接触度を調整するための薄い円環状の円環台座（１７０）をシュラウド（３１０）の円周に設置してから、その上にフリーアクションベアリング（１００）を配置して荷重伝達ベアリング（２００）としても良い。
【００２７】
シュラウド（３１０）の上部（風上側）の円周上にフリーアクションベアリング（１００）を６４コ設置した場合に、下部（風下側）の円周上にフリーアクションベアリング（１００）を同数の６４コを設置しなければならないことはない。上（風上）、下（風下）で異なるフリーアクションベアリング（１００）の設置数からなる荷重伝達ベアリング（２００）としても良い。一般に、シュラウド付回転翼（３００）の場合には、羽根の翼端部を連接して揚力を発生する回転ダクト（３２０）からの荷重や応力は、主として下部（風下側）シュラウド（３１３）の円周上にかかる。よって、シュラウド付回転翼（３００）の場合には、下部（風下側）シュラウド（３１３）の円周側に大きな荷重に耐えられる数量のフリーアクションベアリング（１００）を有する荷重伝達ベアリング（２００）を取り付ける。逆に、電磁的周速利用風力発電装置（５００）の場合には、上部（風上側）シュラウド（３１１）の円周側に大きな荷重に耐えられる数量のフリーアクションベアリング（１００）を有する荷重伝達ベアリング（２００）を取り付ける。インホイールモーター（４００）の場合は、同じ数量のフリーアクションベアリング（１００）を有する荷重伝達ベアリング（２００）を使用する。
【００２８】
このようにフリーアクションベアリング（１００）を直接シュラウド（３１０）の円周上に設置する方法では、従来からのスラストベアリングやラジアルベアリングやクロスローラーリングで荷重伝達ベアリング（２００）を構成する場合に比べ、内輪や外輪という重量物がないばかりでなく、応力や荷重との釣り合いで、最小限では３コのフリーアクションベアリング（１００）だけで荷重伝達ベアリング（２００）を構成することができる。よって、フリーアクションベアリング（１００）を直接シュラウド（３１０）に設置して構成した荷重伝達ベアリング（２００）は、大変に軽量になるばかりでなく、製作に要する材料や工程が節約できるので、非常に安価な製品とすることができる。
【実施例１】
【００２９】
図４、図６、図１０、図１４、図１６、図２０、図２２、図２３、図２４は、シュラウド付回転翼やアウターローター型のインホイールモーターや電磁的周速利用風力発電装置に使用され、機体や車体や地形・地物に対して回転する回転ダクトと、機体や車体や地形・地物に対して固定したシュラウドとの接際部に界磁磁石と電機子との組合せによる駆動部を有するシュラウド付回転翼やインホイールモーターや、界磁磁石と電機子との組合せによる発電部を有する電磁的周速利用風力発電装置において、回転ダクト側に発生した応力や荷重をシュラウド側に伝達するためにシュラウドの円周上に設置され、シュラウドの円周に沿った方向に１コ以上３コ以下のメインボールやメインローラーを、回転ダクトの中心部から見て近い方を内側、遠い方を外側とした場合にメインボールやメインローラーに接した内側に１枚のメインボールやメインローラーを保持するための保持容器側面を有し、メインボールやメインローラーに接した外側にメインボールやメインローラーを保持するための１枚の保持容器側面を有し、回転ダクトの回転軸に直交する直径方向での断面を取ると２枚の保持容器側面と１枚の保持容器底面とで略Ｕ字型をした形状となって、メインボールやメインローラーをシュラウドの円周方向に回転可能に保持することができて断面が略Ｕ字型を成す保持容器と、保持容器中に回転可能に収納保持された１コ以上３コ以下のメインボールやメインローラーとを具備することを特徴とするフリーアクションベアリングの実施例である。
【実施例２】
【００３０】
図２５〜図２８は、断面が略Ｕ字型をした保持容器中に１コ以上３コ以下のメインボールやメインローラーを回転可能に収納保持した実施例１に記載したフリーアクションベアリングを、回転ダクトとシュラウドとの接際部のシュラウドの円周上に、少なくとも３コ以上を均等に設置してフリーアクションベアリングのメインボールやメインローラーを回転ダクトに当接する構造となって、回転ダクトに発生した応力や荷重をシュラウド側に伝達することを特徴とする荷重伝達ベアリングの実施例である。
【実施例３】
【００３１】
図１〜図２４は、メインとなるボールやローラーを１コ以上３コ以内準備し、投影面積がメインとなるボールやローラーの投影面積の概ね９倍となるような大きさの鋼板を準備し、当該鋼板にメインとなるボールやローラーが当接して回転可能で保持することが可能な深さと面積とを有する保持用凹み（孔や溝）を構成するステップと、当該鋼板の端から鋼板の中央部に向けて平行する４本の切り込みをメインとなるボールやローラーの回転方向に対し両側から直交するように右と左に各２本ずつ平行してボールやローラーの設置部分を残して切り込みを入れるステップと、当該切り込み有する鋼板の真ん中の２枚の鋼板部分を立ち上げてメインとなるボールやローラーを両側から挟み込んで回転可能に保持することを直接もしくは保持器を介在するかの少なくともいずれか一つの方法で実現する保持容器側面として当該２枚の保持容器側面と１枚の保持容器底面とで断面が略Ｕ字型の保持容器とするステップと、断面が略Ｕ字型となった保持容器に１コ以上３コ以下のメインとなるボールやローラーを挿入してメインボールやメインローラーにするステップとから成る実施例１に記載したフリーアクションベアリングの製造法の実施例である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
特許文献４や特許文献３や特許文献１は、シュラウドと回転ダクトとを用いるシュラウド付回転翼ヘリコプターや電磁的周速利用風力発電装置の翼端部の界磁磁石と電機子において、直径の大きな羽根の翼端部においても応力や荷重に抗して界磁磁石と電機子との間隙を常に一定に保持できる方法が示されている。また、直径が大きくなると製作が困難な上に脆弱となり易いシュラウドや回転ダクトを、容易に堅牢に製作する方法が特許文献２に示されている。以上の条件が満足されても、なおかつ問題として残ったのが、荷重伝達ベアリングの重量が大変重くなることと価格が非常に高くなることであった。本発明は、荷重伝達ベアリングの構成を、シュラウドの円周上に軽量で安価なフリーアクションベアリングの３コ以上を均等に設置して実現する。このようにフリーアクションベアリングによって構成された荷重伝達ベアリングは、シュラウド付回転翼やインホイールモーターや電磁的周速利用風力発電装置の直径がいかなる場合であっても、製作が容易である。中でも、巨大や超巨大な直径を有するシュラウド付回転翼や電磁的周速利用風力発電装置に従来のスラストベアリングやラジアルベアリングやクロスローラーリングを用いることは、作製の段階から困難を生じていた。しかし、本発明のフリーアクションベアリングで構成された荷重伝達ベアリングであれば、いかなる大きな直径でも作製が容易な上、大変軽量で非常に安価にできる。よって、本発明のフリーアクションベアリングによって構成された荷重伝達ベアリングは、シュラウド付回転翼ヘリコプターの場合は軽量となるので性能発揮を容易にし、電磁的周速利用風力発電装置においては安価となるので市場における競争力を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】（Ａ）図は、メインとなるボールが１コの場合である。      （Ｂ）図は、アルミニウム合金鋼や高炭素鋼等の鋼板である。
【図２】（Ａ）図は、メインとなるボールが１コの場合である。      （Ｂ）図は、鋼板に保持用凹み（孔や溝）やねじ穴や切り込みを加工した例である。
【図３】（Ａ）図は、メインとなるボールが１コの場合である。      （Ｂ）図は、保持用凹み（孔や溝）やねじ穴や切り込みを加工した鋼板の真ん中部分を保持容器側面として立ち上げ、不要部分を切り取り整形して、保持容器とした一例である。
【図４】（Ａ）図は、完成した保持容器中に、メインのボールを挿入してメインボールとしたフリーアクションベアリングの平面図である。      （Ｂ）図は、フリーアクションベアリングの２点差線で示された部分の一部断面図である。断面は、２枚の保持容器側面と１枚の保持容器底面とで略Ｕ字型を成している。
【図５】（Ａ）図は、メインとなるボールが１コの場合である。      （Ｂ）図は、保持器である。      （Ｃ）図は、保持容器である。
【図６】（Ａ）図は、完成した保持容器中に、保持器を介在させてメインのボールを挿入してメインボールとしたフリーアクションベアリングの平面図である。      （Ｂ）図は、フリーアクションベアリングの２点差線で示された部分の一部断面図である。断面は、２枚の保持容器側面と１枚の保持容器底面とで略Ｕ字型を成している。
【図７】（Ａ）図は、メインとなるローラーが１コの場合である。      （Ｂ）図は、アルミニウム合金鋼や高炭素鋼等の鋼板である。
【図８】（Ａ）図は、メインとなるローラーが１コの場合である。      （Ｂ）図は、鋼板に保持用凹み（孔や溝）やねじ穴や切り込みを加工した例である。
【図９】（Ａ）図は、メインとなるローラーが１コの場合である。      （Ｂ）図は、保持用凹み（孔や溝）やねじ穴や切り込みを加工した鋼板の真ん中部分を保持容器側面として立ち上げ、不要部分を切り取り整形して、保持容器とした一例である。
【図１０】（Ａ）図は、完成した保持容器中に、メインのローラーを挿入してメインローラーとしたフリーアクションベアリングの平面図である。      （Ｂ）図は、フリーアクションベアリングの２点差線で示された部分の一部断面図である。断面は、２枚の保持容器側面と１枚の保持容器底面とで略Ｕ字型を成している。
【図１１】（Ａ）図は、メインとなるボールが３コの場合である。      （Ｂ）図は、アルミニウム合金鋼や高炭素鋼等の鋼板である。
【図１２】（Ａ）図は、メインとなるボールが３コの場合である。      （Ｂ）図は、鋼板に保持用凹み（孔や溝）やねじ穴や切り込みを加工した例である。
【図１３】（Ａ）図は、メインとなるボールが３コの場合である。      （Ｂ）図は、保持用凹み（孔や溝）やねじ穴や切り込みを加工した鋼板の真ん中部分を保持容器側面として立ち上げ、不要部分を切り取り整形して、保持容器とした一例である。
【図１４】（Ａ）図は、完成した保持容器中に、メインの３コのボールを挿入してメインボールとしたフリーアクションベアリングの平面図である。      （Ｂ）図は、フリーアクションベアリングの２点差線で示された部分の一部断面図である。断面は、２枚の保持容器側面と１枚の保持容器底面とで略Ｕ字型を成している。
【図１５】（Ａ）図は、メインとなるボールが３コの場合である。      （Ｂ）図は、保持器である。      （Ｃ）図は、保持容器である。
【図１６】（Ａ）図は、完成した保持容器中に、保持器を介在させてメインの３コのボールを挿入してメインボールとしたフリーアクションベアリングの平面図である。      （Ｂ）図は、フリーアクションベアリングの２点差線で示された部分の一部断面図である。断面は、２枚の保持容器側面と１枚の保持容器底面とで略Ｕ字型を成している。
【図１７】（Ａ）図は、メインとなるボールが２コ、メインとなるローラーが１コの場合である。      （Ｂ）図は、アルミニウム合金鋼や高炭素鋼等の鋼板である。
【図１８】（Ａ）図は、メインとなるボールが２コ、メインとなるローラーが１コの場合である。      （Ｂ）図は、鋼板に保持用凹み（孔や溝）やねじ穴や切り込みを加工した例である。
【図１９】（Ａ）図は、メインとなるボールが２コ、メインとなるローラーが１コの場合である。      （Ｂ）図は、保持用凹み（孔や溝）やねじ穴や切り込みを加工した鋼板の真ん中部分を保持容器側面として立ち上げ、不要部分を切り取り整形して、保持容器とした一例である。
【図２０】（Ａ）図は、完成した保持容器中に、メインの２コのボールやメインの１コのローラーを挿入してメインボールやメインローラーとしたフリーアクションベアリングの平面図である。      （Ｂ）図は、フリーアクションベアリングの２点差線で示されたメインボールの部分の一部断面図である。断面は、２枚の保持容器側面と１枚の保持容器底面とで略Ｕ字型を成している。      （Ｃ）図は、フリーアクションベアリングの２点差線で示されたメインローラーの部分の一部断面図である。断面は、２枚の保持容器側面と１枚の保持容器底面とで略Ｕ字型を成している。
【図２１】（Ａ）図は、メインとなるボールが２コ、メインとなるローラーが１コの場合である。      （Ｂ）図は、保持器である。      （Ｃ）図は、保持容器である。
【図２２】（Ａ）図は、完成した保持容器中に、保持器を介在させてメインの３コのボールを挿入してメインボールとしたフリーアクションベアリングの平面図である。      （Ｂ）図は、フリーアクションベアリングの２点差線で示されたメインボールの部分の一部断面図である。断面は、２枚の保持容器側面と１枚の保持容器底面とで略Ｕ字型を成している。      （Ｃ）図は、フリーアクションベアリングの２点差線で示されたメインローラーの部分の一部断面図である。断面は、２枚の保持容器側面と１枚の保持容器底面とで略Ｕ字型を成している。
【図２３】（Ａ）図は、メインボールが２コの場合のフリーアクションベアリングの一例である。      （Ｂ）図は、メインボールが２コの場合のフリーアクションベアリングの２点差線で示された部分の一部断面図である。断面は、２枚の保持容器側面と１枚の保持容器底面とで略Ｕ字型を成している。
【図２４】（Ａ）図は、メインローラーが２コの場合のフリーアクションベアリングの一例である。      （Ｂ）図は、メインローラーが２コの場合のフリーアクションベアリングの２点差線で示された部分の一部断面図である。断面は、２枚の保持容器側面と１枚の保持容器底面とで略Ｕ字型を成している。
【図２５】（Ａ）図は、シュラウドの円周上にフリーアクションベアリングを均等に６４コ設置して荷重伝達ベアリングとした場合の一例である。      （Ｂ）図は、荷重伝達ベアリングにするためにシュラウドの円周上にフリーアクションベアリングを設置する場合に、フリーアクションベアリングがメインボール１コやメインローラー１コからなる場合の一例である。
【図２６】（Ａ）図は、シュラウドの円周上にフリーアクションベアリングを均等に３コ設置して荷重伝達ベアリングとした場合の一例である。      （Ｂ）図は、荷重伝達ベアリングにするためにシュラウドの円周上にフリーアクションベアリングを設置する場合に、フリーアクションベアリングがメインボールやメインローラーの３コからなる場合の一例である。
【図２７】（Ａ）図は、シュラウド付回転翼の斜視図の一例である。      （Ｂ）図は、シュラウド付回転翼の丸印の翼端部分を拡大した一部断面図である。
【図２８】（Ａ）図は、シュラウドの部分の一部断面図である。      （Ｂ）図は、回転ダクトの部分の断面図である。      （Ｃ）図は、メインボールと保持容器とから成るフリーアクションベアリングによって構成された荷重伝達ベアリングを、ベアリングの回転方向から見た正面図である。      （Ｄ）図は、メインボールと保持器と保持容器とから成るフリーアクションベアリングによって構成された荷重伝達ベアリングを、ベアリングの回転方向から見た正面図である。      （Ｅ）図は、メインボールと保持器と保持容器とから成るフリーアクションベアリングによって構成された荷重伝達ベアリングを、ベアリングの回転方向から見た正面図である。      （Ｆ）図は、メインボールと保持器と保持容器とから成るフリーアクションベアリングによって構成された荷重伝達ベアリングを、ベアリングの回転方向から見た正面図である。      （Ｇ）図は、円環台座の断面図である。
【図２９】図は、本発明をシュラウド付回転翼のシュラウドと回転ダクトとの接際部に荷重伝達ベアリングとして組み込んだシュラウド付回転翼ヘリコプターの一例である。
【図３０】図は、本発明をインホイールモーターのシュラウドと回転ダクトとの接際部に荷重伝達ベアリングとして組み込んだインホイールモーターの一例である。
【図３１】図は、本発明を電磁的周速利用風力発電装置のシュラウドと回転ダクトとの接際部に荷重伝達ベアリングとして組み込んだ電磁的周速利用風力発電装置の一例である。
【符号の説明】
【００３４】
１００  フリーアクションベアリング
１１１  メインボール
１１２  メインローラー
１３０  保持器
１３１  小ボール
１４０  鋼板
１４１  保持用凹み（孔や溝）
１４２  切り込み
１５０  保持容器
１５１  保持容器側面
１５２  保持容器底面
１６１  ネジ穴
１６２  ネジ
１７０  円環台座
２００  荷重伝達ベアリング
３００  シュラウド付回転翼
３１０  シュラウド
３１１  上部（風上側）シュラウド
３１２  電機子セル
３１３  下部（風下側）シュラウド
３２０  回転ダクト
３２１  上部（風上側）ハンガー
３２２  ハンガー筒
３２３  下部（風下側）ハンガー
３２４  界磁磁石
３２５  軌道滑走路
３２６  羽根
４００  インホイールモーター
５００  電磁的周速利用風力発電装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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